[發明專利]用于供電系統的能量收集裝置、監控系統和無線傳感器節點

在審

• 申請號: 201710035807.2
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN108322094A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 馬里奧·路德維希;托馬斯·施萊希特
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網歐洲研究院;全球能源互聯網研究院有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;H01L35/32
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 吳黎

本發明公開了一種用于供電系統的能量收集裝置、監控系統和無線傳感器節點，其中所述能量收集裝置包括：導熱層，與所述供電系統的供電線纜接觸；熱電材料層，設置在所述導熱層上；以及換熱層，設置在所述熱電材料層上。

技術領域

本發明涉及直流供電技術領域，具體涉及一種用于供電系統的能量收集裝置、監控系統和無線傳感器節點。

背景技術

在供電系統中通常需要監控整個供電系統的狀態，例如線纜表面溫度、能量擊穿通知(energy break down notification)、局部放電測量結果等，需要采集這些狀態參數并將其發送到服務器，服務器通過對這些狀態參數進行分析，可以啟動特定動作以優化供電系統的性能，或者是啟動預測性維護任務。

為了采集這些狀態參數，需要在供電系統中布設分布式無線傳感器節點，然而目前存在的巨大問題是這些分布式無線傳感器節點的供電電源。對于交流供電系統，現有的一種做法是，利用電纜周圍的振蕩磁場來對無線傳感器節點進行供電，但是對于長距離輸電，交流供電系統的損耗巨大，目前越來越多的采用直流供電技術，例如高壓直流(HVDC，High Voltage Direct Current)系統來進行長距離輸電。

對于直流供電系統，一種現有的做法是采用電池來對無線傳感器節點進行供電，但是這樣需要執行龐大的維護任務，在時間和成本方面花費巨大；另一種現有的做法是利用太陽能來對分布式無線傳感器節點進行供電，不僅成本高，而且無線傳感器節點的性能和可用性在很大程度上取決于天氣情況。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種用于供電系統的能量收集裝置、監控系統和無線傳感器節點，以解決現有的供電系統監控成本高且不易于維護的問題。

根據第一方面，本發明實施例提供了一種用于供電系統的能量收集裝置，包括：導熱層，與所述供電系統的供電線纜接觸；熱電材料層，設置在所述導熱層上；以及換熱層，設置在所述熱電材料層上。

可選地，所述導熱層、所述熱電材料層和所述換熱層中的至少一個為環形且圍繞所述供電線纜設置。

可選地，所述熱電材料層由多個圓柱形或矩形熱電發電器構成。

可選地，所述熱電材料層由柔性材料制成。

可選地，所述換熱層是具有多個散熱鰭片的散熱片。

根據第二方面，本發明實施例提供了一種用于供電系統的監控系統，包括：無線傳感器節點，用于采集并發送所述供電系統的狀態參數；上述第一方面中任一項所述的能量收集裝置，用于向所述無線傳感器節點供電。

可選地，所述無線傳感器節點為多個，所述能量收集裝置為多個，所述供電系統監控系統還包括：能量子系統，與多個所述能量收集裝置連接，用于接收并存儲所述能量收集裝置所產生的電能，并向多個所述無線傳感器節點供電。

可選地，所述能量子系統還用于向多個所述無線傳感器節點分配電能；和/或將所述能量收集裝置所產生的電壓變換為所述無線傳感器節點的工作電壓。

可選地，所述供電系統是直流供電系統。

根據第三方面，本發明實施例提供了一種用于供電系統的無線傳感器節點，包括：采集裝置，用于采集供電系統的狀態參數；通訊裝置，用于向外部發送所采集的供電系統的狀態參數；上述第一方面中任一項所述的能量收集裝置，用于向所述采集裝置和所述通訊裝置供電。

根據本發明實施例的用于供電系統的能量收集裝置和監控系統，利用流過供電系統的供電線纜的電流使得能量收集裝置的熱電材料層兩側出現溫差，從而可以使得熱電材料層產生電能來為監控供電系統狀態的無線傳感器節點供電，無需執行龐大的維護任務且成本低廉。